《滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會(huì)》章末總結(jié)學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會(huì)》章末總結(jié)學(xué)案(7頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、最新滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社
會(huì)》章末總結(jié)學(xué)案 章末總結(jié)
梳理知識(shí)體系構(gòu)建內(nèi)容綱要
網(wǎng)絡(luò)"構(gòu)建區(qū)
(定義,通過測量外界的物理量、化學(xué)量或今物量來捕捉和is別信息,并將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成
電學(xué)量的裝置
組成
敏感元件
轉(zhuǎn)換電路
7 / 6
?物迪懵感器?
傳感器與現(xiàn)代社會(huì)看
分類化學(xué)型傳感器按幢涯的不同劃分 .生物型傳感器?
‘溫度侍感器
力傳感器
小用J蔽傳康器
加紅外測溫儀
數(shù)科相機(jī)和攝像機(jī)
.酒精祓度測試儀
.研究熱轅電阻的溫度特性曲線
歸納同愛專題 熟練解題技巧
專題"整合區(qū)
一、常見敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用
2、
1 .光敏電阻:光敏電阻的阻值與所受光照的強(qiáng)度有關(guān) ,光照增強(qiáng)阻值減小,光照減弱阻
值增大.
2 .熱敏電阻:熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)三種.正溫度系數(shù)
的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大 ,負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.
3 .霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量.
[例1]如圖1所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖.其中 R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)
熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器 R2所在處
出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I,報(bào)警器兩端的電壓 U的變化情況是( )
圖1
A. I變大
3、,U變大 B. I變大,U變小
C. I變小,U變大 D. I變小,U變小
解析 &所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,則R2的阻值減小.R2J-R總J - I干 T -Ui T - JJ-I J ,故顯示器的電流I變小,由U=E—I干r,I干變大,知U變小,故選項(xiàng)D正 確.
答案 D
針對(duì)訓(xùn)練 如圖2所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置 ,Ri為光敏
電阻,R2為定值電阻 A B接監(jiān)控裝置.則( )
①當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓升高 ②當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),A、B之 間電壓降低 ③當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),可增大A、B之間的電壓 ④當(dāng)僅減小 R2的阻值時(shí),
4、 可增大A、B之間的電壓
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案 C
解析 Ri是光敏電阻,有光照射時(shí),阻值變小,當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí),Ri的阻值變大,回 路中的電流I減小,A、B間的電壓U = IR2減小,故①錯(cuò)誤,②正確;由閉合電路歐姆定律得: U= E—I(Ri+r),當(dāng)僅增大 R的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓 U增大,故③正 確;當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故④錯(cuò)誤,故應(yīng)選C.
二、傳感器的應(yīng)用
i .傳感器的應(yīng)用
傳感器的應(yīng)用過程包括三個(gè)環(huán)節(jié):感、傳、用.
(1) “感”是指傳感器的敏感元件感應(yīng)信息 ,并轉(zhuǎn)化為電學(xué)
5、量.
(2) “傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu).
(3) “用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作.
2 .傳感器電路問題的設(shè)計(jì)思路
處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問題時(shí) ,可將整個(gè)電路分解為:
(1)傳感器所在的信息采集部分;
(2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān) );
(3)執(zhí)行電路.
[例2 傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù) ,在自動(dòng)控制中發(fā)才i著重要作用 ,傳感器能夠?qū)⒏?
受到的物理量(如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量,例如熱敏傳感器,主 要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻 ,某熱
6、敏電阻 Rt阻值隨溫度變化的圖線如圖 3甲所
示,圖乙是由該熱敏電阻 Rt作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器線路圖.問:
(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響
(2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些
,c應(yīng)接在(填“ a”或" b”)處.
應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片 P向 移動(dòng)(填“左”
或“右”).
(3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片 P都不能使
報(bào)警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài) ,則造成工作電路實(shí)際不能工作
的原因可能是.
解析 熱敏電阻 Rt在溫度升高時(shí)阻值變小,電路中電流變大,電磁鐵磁性增強(qiáng),把右側(cè)銜 鐵吸引過來,與a接觸,
7、
故c應(yīng)接在a處;為使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高 ,則應(yīng)使電路中電阻更大,這樣使報(bào)警溫度提
高,滑片應(yīng)左移.
答案(1)a (2)左(3)電源提供電壓太小,以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大
【例3 一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖像如圖 4甲所示,請(qǐng)應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計(jì)
一控制電路,當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮 ,而溫度低于這一值時(shí)綠色指示燈亮 ,并且說
明滑動(dòng)變阻器的作用.
甲
彈
觸點(diǎn)
0C
給你的器材有:如圖乙所示的繼電器一只
,熱敏電阻一只、滑動(dòng)變阻器一只、紅、綠色
指示燈各一個(gè)、兩個(gè)獨(dú)立的電池組、開關(guān)兩個(gè)、
8、導(dǎo)線若干.
,是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏
解析由題圖甲所示可以看出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低
電阻,設(shè)計(jì)的控制電路如圖所示.當(dāng)溫度低于這一值時(shí)
,熱敏電阻的阻值較大,流過電磁鐵的
電流較小,綠燈所在電路閉合,綠色指示燈亮.當(dāng)溫度高于這一值時(shí) ,熱敏電阻的阻值較小,流
過電磁鐵的電流較大,紅燈所在電路閉合,紅色指示燈亮.滑動(dòng)變阻器作限流式連接 ,通過調(diào)
節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制.
熱敏也阻
/~t0
-rzn-^-
銜鐵
綠燈
—(SH
觸點(diǎn)b-I
紅燈
答案(1)控制電路見解析圖.
(2)此方案中滑動(dòng)變阻器的作用:主要是通過調(diào)節(jié)滿足熱敏電
9、阻對(duì)某一溫度的控制.
自我?檢測區(qū)
檢測學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂
1.(常見敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用 )如圖5所示,Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻 ,Ri為光敏電
阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻為r,?為理想電壓表,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,
可能的原因是( )
熱敏電阻
-I > i—i
一
光敏電配
/?:
—H
①熱敏電阻溫度升高,其他條件不變 ②熱敏電阻溫度降低,其他條件不變 ③光照增強(qiáng),
C
10、.②③
D.②④
其他條件不變 ④光照減弱,其他條件不變
A.①③ B.①④
答案 D
解析 電壓表示數(shù)變大,而R3為定值電阻,說明流經(jīng) R3的電流增大,由電路結(jié)構(gòu)可知,這 可能是由于Rt阻值減小或 Ri阻值增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知 ,可能是由于溫度降低 或光照減弱,故②、④正確,①、③錯(cuò)誤.
2.(傳感器的應(yīng)用)如圖6所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖 ,當(dāng)杯中的水的水位
到達(dá)金屬塊B時(shí),出現(xiàn)的情況是( )
C. L1、L2兩燈同時(shí)亮 D. L1、L2兩燈都不亮
答案 B
解析 由電路結(jié)構(gòu)可以看出,當(dāng)杯中的水的水位到達(dá) B時(shí),左端電路被接通,這樣螺線管 就產(chǎn)
11、生磁場,相當(dāng)于一個(gè)磁鐵,對(duì)與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用 ,使之向下移動(dòng),這樣L2電路 被接通.
3 .(傳感器的應(yīng)用)如圖7所示為大型電子地磅電路圖,電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻不計(jì).不稱 物體時(shí),滑片P在A端,滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大 ,電流較小;稱物體時(shí),在壓力作 用下滑片P下滑,滑動(dòng)變阻器有效電阻變小,電流變大,這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤
上,就可以讀出被稱物體的重量值.若滑動(dòng)變阻器上 阻的阻值Ro,已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比 流大小I的關(guān)系為( )
-T^ 『扁
君
圖
EkL
A. G=2kL- -
A、B間距離為L,最大阻值等于定值電
,比例系數(shù)為
12、k,則所稱物體的重量 G與電
E?
S
—<—
7
EkL
B. G=kL + -
C. G =
E
IR0
卜kL
D. G=kL
答案 A
解析設(shè)放上物體后,滑片P向下滑動(dòng)x,處于平衡.
由受力平衡得:G=kx0
由閉合電路歐姆定律得:
L _ x (R0+—^R0)I= E ②
由①②得:G=2kL-EkL.
IR0
4 .(傳感器的應(yīng)用)用如圖8所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器 ,要求是:正常情況
綠燈亮,有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警,可供選擇的器材如下:熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電
源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線.
答案如圖所示.
解析 將熱敏電阻、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的 a、b端;將學(xué)
生用電源與電鈴、綠燈泡分別接入 c、d、e之間,正常情況時(shí)熱敏電阻阻值大 ,ab間電流小,
電磁鐵磁性弱,ce接通,綠燈亮.溫度升高時(shí),熱敏電阻阻值變小,ab間電流變大,電磁鐵磁性變 強(qiáng),吸住銜鐵,cd接通,ce斷開,綠燈滅,電鈴響.